(57)【要約】【課題】蒸気タービン（１０２）における蒸気量を測定する解決法を開示する。【技術分野】蒸気量測定（ＳＱＭ）装置（１０６）及びエジェクタ（１０８）は、適切な配管構成（１０３、１１０）を通して蒸気タービン（１０２）に結合されて、例えばタービンの運転時に該タービンから放出された蒸気を該ＳＱＭ装置（１０６）を通して引込んで蒸気量を連続的に測定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気量を測定するためのシステム（１００）であって、当該システムが、
蒸気タービン（１０２）から蒸気排出（１０１）を受ける入口と、
その第１の端部（１０７）が前記蒸気タービン（１０２）に結合されかつ蒸気量を測定するように構成された蒸気量測定（ＳＱＭ）装置（１０６）と、
その１つの端部が前記ＳＱＭ装置（１０６）の第２の端部（１０９）に結合されかつその１つの端部が前記蒸気排出（１０１）よりも高い圧力の駆動流体（１１２、１１５）源に結合されたエジェクタ（１０８）と
を備えており、前記エジェクタ（１０８）が、前記ＳＱＭ装置（１０６）を通して前記蒸気排出（１０１）の一部分を引込むように構成されている、システム。
【請求項２】
前記ＳＱＭ装置（１０６）が、前記蒸気タービン（１０２）の運転時に前記蒸気排出（１０１）の一部分の蒸気量を測定する、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記ＳＱＭ装置（１０６）が、前記蒸気排出（１０１）の一部分の蒸気量を連続的に測定する、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記蒸気タービン（１０２）の排出口が結合された前記ＳＱＭ装置（１０６）の第１の端部（１０７）が、前記エジェクタ（１０８）が結合された前記ＳＱＭ装置（１０６）の第２の端部（１０９）と対向している、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記ＳＱＭ装置（１０６）が、前記蒸気量測定の結果を、該結果を表示するように構成された表示装置（１１４）、該結果を保管するように構成された電子記憶装置（１１６）、及び該結果をフィードバックアイテムとして受けるように構成された制御システム（１１８）の１以上に対して出力する、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のシステム。
【請求項６】
前記蒸気排出（１０１）の一部分が前記ＳＱＭ装置（１０６）を通って流れた後に該一部分を受ける復水器（１０４、１０８）をさらに含む、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のシステム。
【請求項７】
蒸気量を測定する方法であって、
蒸気量を測定するように構成された蒸気量測定（ＳＱＭ）装置（１０６）の第１の端部（１０７）において蒸気タービン（１０２）の排出口を受けるステップと、
前記ＳＱＭ装置（１０６）の第２の端部（１０９）に対してエジェクタ（１０８）を結合しかつ前記エジェクタ（１０８）を通して前記蒸気排出（１０１）よりも高い圧力の駆動流体（１１２、１１５）を流して前記ＳＱＭ装置（１０６）を通して前記蒸気排出（１０１）の一部分を引込むことによって、該ＳＱＭ装置（１０６）を通して前記蒸気排出（１０１）の一部分を引込むステップと、
前記蒸気排出（１０１）の一部分が前記ＳＱＭ装置（１０６）を通って流れる時に、該一部分の蒸気量を測定するステップと
を含む方法。
【請求項８】
前記ＳＱＭ装置（１０６）が、前記蒸気タービン（１０２）の運転時に前記蒸気排出（１０１）の一部分の蒸気量を測定する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記ＳＱＭ装置（１０６）が、前記蒸気排出（１０１）の一部分の蒸気量を連続的に測定する、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記排出口が結合された前記ＳＱＭ装置（１０６）の第１の端部（１０７）が、前記エジェクタ（１０８）が結合された前記ＳＱＭ装置（１０６）の第２の端部（１０９）と対向している、請求項７記載の方法。
【請求項１１】
前記蒸気量測定の結果を、該結果を表示するように構成された表示装置（１１４）、該結果を保管するように構成された電子記憶装置（１１６）及び該結果をフィードバックアイテムとして受けるように構成された制御システム（１１８）の１以上に対して出力するステップをさらに含む、請求項７乃至請求項１０のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記蒸気排出（１０１）の一部分が前記ＳＱＭ装置（１０６）を通って流れた後に該蒸気排出（１０１）の一部分を復水器（１０４、１０８）に対して放出するステップをさらに含む、請求項７乃至請求項１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
蒸気排出（１０１）を放出するように構成された排出口を有するタービンセクションと、
その第１の端部（１０７）において前記排出口に結合されかつ蒸気量を測定するように構成された蒸気量測定（ＳＱＭ）装置（１０６）と、
その１つの端部が前記ＳＱＭ装置（１０６）の第２の端部（１０９）に結合され、その１つの端部が前記蒸気排出（１０１）よりも高い圧力の駆動流体（１１２、１１５）源に結合されかつ該ＳＱＭ装置（１０６）を通して前記蒸気排出（１０１）の一部分を引込むように構成されエジェクタ（１０８）と
を備える蒸気タービン（１０２）。
【請求項１４】
前記ＳＱＭ装置（１０６）が、該蒸気タービン（１０２）の運転時に前記蒸気排出（１０１）の一部分の蒸気量を測定する、請求項１３記載の蒸気タービン。
【請求項１５】
前記ＳＱＭ装置（１０６）が、前記蒸気排出（１０１）の一部分の蒸気量を連続的に測定する、請求項１３記載の蒸気タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的には蒸気タービンに関する。より具体的には、本発明は、蒸気タービンにおける蒸気量を測定する解決法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンにおける蒸気量の測定は、タービンの性能を改善し、タービン制御を高めかつプラント制御（復水器性能の調整、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）の調整及びガスタービン運転のような）を向上させるために望ましいことが多い。しかしながら、蒸気タービンにおける蒸気の量を測定する現在の方法では、タービンの正常運転時に蒸気量を測定するための方法は得られない。例えば、１つの現在の方法、つまり米国特許第４７８８８４８号に記載されているようなトレーサ試験を実行することができ、このトレーサ試験は、基本的に蒸気供給源内への溶液の噴射を必要とする。しかしながら、トレーサ試験からのフィードバックは、即座には行なわれず、一般的にそのような試験を実行する高いコストは、トレーサ試験が常に一定の基準で行なわれることを妨げている。
【０００３】
それに代えて、蒸気の量は、多くの場合に不正確であるが、総合プラント熱バランスのような他の測定値から推量することができる。言い換えれば、分析専門家は、他の測定結果を生じるためにはどの程度の蒸気の量が存在しなければならなかったかを推量することを試みることができる。この蒸気量を測定する方法には、固有の限界があり、蒸気タービンにおける蒸気の量を正確に測定するものではないことは、明らかである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４８７６８９７号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
蒸気タービンにおける蒸気量を測定する解決法を開示する。
蒸気量測定（ＳＱＭ）装置及びエジェクタは、適切な配管構成を通して蒸気タービンに結合されて、タービンの運転時に該タービンから放出された蒸気を該ＳＱＭ装置を通して引込んで蒸気量を測定する。
【０００６】
本発明の第１の態様は、蒸気量を測定するためのシステムを提供し、本システムは、蒸気タービンから蒸気排出を受ける入口と、その第１の端部が蒸気タービンに結合されかつ蒸気量を測定するように構成された蒸気量測定（ＳＱＭ）装置と、その１つの端部がＳＱＭ装置の第２の端部に結合されかつその１つの端部が蒸気排出よりも高い圧力の駆動流体源に結合されたエジェクタとを含み、エジェクタは、ＳＱＭ装置を通して蒸気排出の一部分を引込むように構成される。
【０００７】
本発明の第２の態様は、蒸気量を測定する方法を提供し、本方法は、蒸気量を測定するように構成された蒸気量測定（ＳＱＭ）装置の第１の端部において蒸気タービンの排出口を受けるステップと、ＳＱＭ装置の第２の端部に対してエジェクタを結合しかつエジェクタを通して蒸気排出よりも高い圧力の駆動流体を流してＳＱＭ装置を通して蒸気排出の一部分を引込むことによって、該ＳＱＭ装置を通して蒸気排出の一部分を引込むステップと、蒸気排出の一部分がＳＱＭ装置を通って流れる時に、該一部分の蒸気量を測定するステップとを含む。
【０００８】
本発明の第３の態様は、蒸気タービンを提供し、本蒸気タービンは、蒸気排出を放出するように構成された排出口を有するタービンセクションと、その第１の端部において排出口に結合されかつ蒸気量を測定するように構成された蒸気量測定（ＳＱＭ）装置と、その１つの端部がＳＱＭ装置の第２の端部に結合され、その１つの端部が蒸気排出よりも高い圧力の駆動流体源に結合されかつ該ＳＱＭ装置を通して蒸気排出の一部分を引込むように構成されエジェクタとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態による、蒸気量を測定するためのシステムの概略図。
【図２】本発明の別の実施形態による、蒸気量を測定するためのシステムの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に移ると、本発明の実施形態による、蒸気タービン１０２における蒸気量を測定するためのシステム１００を示している。システム１００は、例えば蒸気タービン１０２の運転時に連続的に蒸気タービン１０２における蒸気量を測定するように構成された蒸気量測定（ＳＱＭ）装置１０６を含む。ＳＱＭ装置１０６の第１の端部１０７は、蒸気タービン１０２に結合される。当技術分野では公知なように、蒸気タービン１０２は、排気口（図示せず）を通して蒸気排出を放出することになる。蒸気タービン１０２から放出された蒸気排出は、矢印１０１で示している。運転時に、蒸気排出１０１は、蒸気タービン１０２から復水器１０４内に放出されて、蒸気タービン１０２内でさらに使用するために凝縮され（復水され）かつ再循環されることになる。蒸気タービン１０２及び復水器１０８の特定の構成に応じて、該蒸気タービン１０２及び復水器１０８間にさらに移行部品１２０を設ける場合がある。移行部品１２０は、蒸気タービン１０２から復水器１０８内に蒸気排出１０１を導くように構成された所望のあらゆる形状及び材料とすることができる。
【００１１】
図１に示すように、ＳＱＭ装置１０６は、蒸気タービン１０２に結合されて、蒸気排出１０１の少なくとも幾らかが該ＳＱＭ装置１０６を通って流れるのを可能にする。当業者は、適切な配管構成を通してあらゆる現在公知の又は今後開発の方法でＳＱＭ装置１０６及び蒸気タービン１０２を結合することができることを理解されたい。
【００１２】
ＳＱＭ装置１０６は、蒸気量を測定するためのあらゆる現在公知の又は今後開発の手段を含むことができる。本発明の実施形態に関して使用することができるＳＱＭ装置１０６の実施例には、以下の特許、すなわち米国特許第４７６９５９３号、米国特許第４８４９９８８号、米国特許第４７５３１０６号、米国特許第４８７６８９７号及び米国特許第４８３６０３２号に開示されているものが含まれる。
【００１３】
蒸気タービン１０２から放出された蒸気排出１０１は一般的に、大気圧以下であり、従って、ＳＱＭ装置１０６を通して蒸気排出１０１の少なくとも幾らかを引込むために、エジェクタ１０８が設けられる。エジェクタ１０８は、ＳＱＭ装置１０６の第２の端部１０９において該ＳＱＭ装置１０６に結合される。ＳＱＭ装置１０６の第２の端部１０９は、蒸気タービン１０２に結合された該ＳＱＭ装置１０６の第１の端部１０７とほぼ対向している。言い換えると、蒸気タービン１０２、ＳＱＭ装置１０６及びエジェクタ１０８は、本明細書に説明するように、エジェクタ１０８がＳＱＭ装置１０６を通して蒸気排出１０１を引込むことができるようにほぼ一直線に配置される。
【００１４】
エジェクタ１０８は、ベンチュリ効果を使用してノズルを通して流体を引込む、当技術分野では公知の一般的インジェクタ／エジェクタとして作動する。例えば、図１に示すように、エジェクタ１０８は、駆動流体１１５の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換するように使用する収束−発散形ノズル１１３を含み、この速度エネルギーにより、蒸気排出１０１を引込む低圧ゾーン１１７を収束−発散形ノズル１１３内に形成することができる。エジェクタ１０８は、該エジェクタ１０８に駆動流体１１５を供給する駆動流体源１１２に結合される。駆動流体源は、蒸気排出１０１よりも高い圧力でありかつ適切な配管構成１１０を介してエジェクタ１０８に供給することができる空気又は蒸気の形態の駆動流体１１５を供給することができる。駆動流体はまた、その蒸気排出が蒸気タービン１０２から既に放出された蒸気排出１０１よりも高い圧力であることになるので、蒸気タービン１０２内におけるさらに上流の箇所からの蒸気排出（例えば、蒸気タービン１０２から未だ流出していない蒸気排出）とすることができる。仮想線１１１は、どのようにして駆動流体として使用するためにそのような高圧蒸気をエジェクタ１０８に送ることができるかの実施例を示している。使用しているＳＱＭ装置１０６の要件に応じて、エジェクタ１０８は、ＳＱＭ装置１０６を通して必要量の蒸気排出１０１を引込むように構成することができる。
【００１５】
エジェクタ１０８は、蒸気タービン１０２の運転時にＳＱＭ装置１０６を通して蒸気排出１０１の一部分を引込んで、ＳＱＭ装置１０６が該蒸気タービン１０２から放出されている蒸気排出１０１の一部分の量を測定することができる。１つの実施形態では、ＳＱＭ装置１０６は、蒸気タービン１０２の運転時に蒸気排出１０１の一部分の量を連続的にすなわち中断なしに測定することができる。他の実施形態では、システム１００は、（１）蒸気排出１０１の測定が、該システムの作動の不可欠な要素である、（２）蒸気排出１０１の測定が、自動的に行なわれかつ所定の時間経過毎に記録することができる、（３）蒸気排出１０１の測定が、その測定を行なうために該システムの作動の変更を必要としない、また／又は（４）一回のスキャンにおいて蒸気排出１０１の測定を実行するのに必要な時間が、該システムの作動に対して非常に小さくなるように構成することができる。
【００１６】
ＳＱＭ装置１０６による測定の結果は、表示装置１１４上を含むあらゆる公知の手段に出力又は表示することができ、電子記憶装置１１６（コンピュータ、フラッシュドライブ、又はその他の一般に公知の記憶装置）のメモリ（データベース、ファイルなど）内に保管することができ、かつ／或いは制御システムに対するフィードバックアイテムとして使用することができる。蒸気排出１０１の一部分が、ＳＱＭ装置１０６を通って流れると、蒸気排出１０１の一部分は、復水器１０４内に放出されて、蒸気タービン１０２内でさらに使用するために復水されかつ再循環される。
【００１７】
本明細書では、蒸気がタービン１０２の排出口から流出した時にその蒸気量を測定することに関してシステム１００を説明しているが、システム１００はまた、給水ヒータ、蒸気シールシステム、並びにあらゆるその他の蒸気タービン入口及び抽出箇所のような、湿気が存在するタービンのあらゆる領域における蒸気量を測定するために使用することができることを理解されたい。図１には蒸気排出１０１が復水器１０４内に流入する箇所近くで該復水器１０４内部に配置したものとしてＳＱＭ装置１０６及びエジェクタ１０８を図示しているが、その他の構成も実施可能であることにも注目されたい。例えば、ＳＱＭ装置１０６及びエジェクタ１０８は、蒸気排出１０１が復水器１０４内に流入する箇所の右側に設置することができ、或いはその箇所からさらに離して配置することができる。別の実施形態では、ＳＱＭ装置１０６及びエジェクタ１０８の一方又は両方は、復水器１０４の外部に配置することができる。例えば、図２に示すように、ＳＱＭ装置１０６及びエジェクタ１０８は、蒸気がタービン１０２と復水器１０４との間において移行部品１２０内に配置することができる。
【００１８】
別の実施形態は、システム１００を使用して蒸気量を測定する方法を開示している。本方法は、ＳＱＭ装置１０６の第１の端部１０７において蒸気タービン１０２から蒸気排出１０１を受けるステップと、ＳＱＭ装置１０６の第２の端部１０９に対してエジェクタ１０８を結合しかつエジェクタ１０８を通して蒸気排出１０１よりも高い圧力の駆動流体１１５を流してＳＱＭ装置１０６を通して蒸気排出１０１の一部分を引込むことによって、該ＳＱＭ装置１０６を通して該蒸気排出１０１の一部分を引込むステップと、蒸気排出１０１の一部分がＳＱＭ装置１０６を通って流れる時に、該一部分の蒸気量を測定するステップとを含む。
【００１９】
本明細書における「第１の」、「第２の」などの用語は、何らの順序、数量又は重要度を表すものではなく、むしろ１つの要素を別の要素から区別するために使用しており、また本明細書における数詞を付していない表現は、数量の限定を表すものではなく、むしろ記載した事項の少なくとも１つが存在することを表している。数量と関連して使用する「約」と言う修飾語は、記述した数値を包含しかつ文脈によって決まる意図的意味を有する（例えば、特定の数量の測定に関連する誤差の程度を含む）。本明細書で使用する場合における「１以上の」という前置表現は、この表現が前置する用語のものの単数及び複数の両方を含み、従ってその用語のものを１以上含む（例えば、１以上の金属という表現は、１種以上の金属を含む）ことを意図している。
【００２０】
本明細書では、様々な実施形態について説明しているが、当業者が要素の様々な組合せ、それらの変形或いは改良を行なうことができ、またそれらが本発明の技術的範囲内にあることは、本明細書から分かるであろう。さらに、本発明の技術的範囲から逸脱せずに特定の状況及び物的事項を本発明の教示に適合させるように、多くの変更を加えることができる。従って、本発明は、本発明を実施するために考えられる最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されるものではないこと、また本発明は、特許請求の範囲の技術的範囲内に属する全ての実施形態を含むことになることを意図している。
【符号の説明】
【００２１】
１００  システム
１０１  排出蒸気、蒸気排出（矢印で示す）
１０２  蒸気タービン
１０３、１１０  配管構成
１０４、１０８  復水器
１０８  エジェクタ
１０６  蒸気量測定（ＳＱＭ）装置
１０７  第１の端部
１０９  第２の端部
１１１  仮想線
１１２、１１５  駆動流体
１１３  収束−発散形ノズル
１１４  表示装置
１１６  電子記憶装置
１１７  低圧ゾーン
１１８  制御システム
１２０  移行部品
【図１】
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【図２】
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